DE3048607C2 - Cyanidfreies Verfahren zum Aufkohlen von Stahl und Zugabesalz zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Cyanidfreies Verfahren zum Aufkohlen von Stahl und Zugabesalz zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
a) Zugabesalz hinzugegeben wird, das aus einem Gemisch von Erdalkalihalogenid, Alkalicyanoferrat
(II) und Alkalicyanat besteht, wobei das Erdalkalihalogenid des Zugabesalzes mit dem
Erdalkalihalogenid des Ansatzsalzes übereinstimmt;
b) die Verfahrensbehälterfüllung auf die Anwendungstemperatur erhitzt wird;
c) danach das Aufkohlungsverfahren betrieben wird.
20
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelung des geringen Cyansdgehaltes
des Bades durch Einbringen des Zugabesalzes durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüehe,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Verfahrensstufe a) 20% Zugabesalz, das aus Erdalkalihalogenid,
Kalium- oder Natriumcyanoferrat (II) sowie aus Kalium- oder Natriumcyanat besteht, hinzugegeben
werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da? das Bad auf eine Anwendungstemperatur
von 880 bis 10000C erhitzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Verfahrensstufe c) das aus dem J5 Bad entnommene Werkstück in Wasser, öl oder im
Abschrecksalzbad abgeschreckt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es in einem Stahltiege) durchgeführt
wird. «ο
7. Zugabesalz für ein cyanidfreies Verfahren zum Aufkohlen von Stahl nach den Ansprüchen 1 —6,
dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Gemisch von Erdalkalihalogenid, Alkalicyanoferrat (H) und
Alkalicyanat besteht.
Die Erfindung betrifft ein cyanidfreies Verfahren zum Aufkohlen von Stahl bei dem ein Ansatzsalz, das aus
einem Gemisch von Alkalihalogenid und Erdalkalihalogenid besteht, zum Schmelzen gebracht wird.
Aufkohlungsverfahren von Stahl im Salzbad stehen dem Stand der Technik in verschiedenen Varianten zur
Verfügung, jedoch sind die Verfahren des Standes der Technik generell mit dem Nachteil behaftet, im Salzbad
einen hohen Cyanidgehalt aufzuweisen. Dieser hohe Cyanidgehah der Bäder ist aus Umweltschutzgründen
bedenklich. Es ist ferner bei solchen Bädern mit hohem Cyanidgehalt nur bedingt möglich, die aus den Bädern
kommenden Werkstücke direkt in einem Abschrecksalzbad abzuschrecken, da der hohe Cyanidgehalt sehr
heftig explosionsartige Reaktionen zwischen flüssigem Nitrit-Nitrat einerseits und dem Cyanid andererseits
auslösen kann.
Die DE-AS 17 71 727 beschreibt ein Verfahren zur Aufkohlung von Stählen, bei dem das Ansatzsalz Aikali-
und Erdalkalicarbonate, Siliciumcarbid, elementaren
Kohlenstoff und elementares Silicium enthält.
Die GB-PS 1053 243 betrifft Cyanat-Bäder zum Härten von Stahl. Das verwendete Ansatzsalz enthält
stets ein Alkalicyanat, Bei diesem Verfahren wird das Werkstück mit einer Lage aus Carbiden und Nitriden
versehen unter gleichzeitiger Bildung einer darunter liegenden Zone aus Martensit,
Die US-PS 19 52 090 beschreibt ein Verfahren unter Verwendung eines Zusatzsalzes, das Natriuincyanid
enthält Dieses Cyanid wird ständig verbraucht und muß daher zugeführt werden.
Die Verfahren des Standes der Technik weisen also die Nachteile eines hohen Cyanid-Gehaltes und einer
aufwendigen Zusammensetzung auf.
Demgegenüber liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufkohlen von
Stahl zu liefern, das ohne Cyanidzusatz arbeitet und das es weiterhin gestattet, den niedrigen Cyanidgehalt des
Bades zu regeln. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist
weiterhin ein umweltfreundliches Aufkohlungsverfahren von. Stahl im Salzbad und Überwindung der
Nachteile des Standes der Technik zu liefern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch
gelöst, daß
a) Zugabesalz hhrxugegeben wird, das aus einem
Gemisch von Erdalkalihalogenid, Alkalicyanoferrat (H) und Alkalicyanat besteht, wobei das Erdalkalihalogenid
des Zugabesalzes mit dem Erdalkalihalogenid des Ansatzsalzes übereinstimmt;
b) die Verfahrensbehälterfüllung auf die Anwendungstemperatur erhitzt wird;
c) danach das Aufkohlungsverfahren betrieben wird.
Eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Regelung des geringen Cyanidgehaltes des Bades durch Einbringen des Zugabesalzes durchgeführt wird.
Eine weitere besondere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Verfahrensstufe a) 20%
Zugabesalz, das aus Erdalkalihalogenid, Kalium- oder Natriumcyanoferrat (H) sowie aus Kalium- oder
Natriumcyanat besteht, hinzugegeben werden.
Weitere besondere Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, daß das Bad auf eine Anwendungstemperatur
von 880 bis 10000C erhitzt wird, daß in der Verfahrensstufe c) das aus dem Bad entnommene
Werkstück in Wasser, Öl oder im Abschrecksalzbad abgeschreckt wird, und daß das Verfahren in einem
Stahltiegel durchgeführt wird.
Beansprucht wird weiterhin ein Zugabesalz für ein cyanidfreies Verfahren zum Aufkohlen von Stahl gemäß
obigen Ansprüchen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus einem Gemisch von Erdalkalihalogenid,
Alkalicyanoferrat (II) und Alkalicyanat besteht.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine umweltfreundliche Aufkohlungsmöglichkeit von Stahl
im Salzbad geschaffen. Ein weiterer großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß
sämtliche verwendeten Salzmischungen aikalicyanidfrei sind.
Ferner ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, die aus dem Bad kommenden Werkstücke
unmittelbar anschließend in Nitrit-Nitrat-haltigen Salzbädern abzuschrecken ohne daß unerwünschte Nebenreaktionen
wie beispielsweise explosionsartige Oxida-
tionsreaktionen stattfinden,
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufkohlen von Stahl ist durch die folgenden Verfahrensschritte
gekennzeichnet;
a) der Verfahrensbehälter wird mit einem Ansatzsalz gefüllt, das aus einem Gemisch aus Alkalihalogenid
und Erdalkalihalogenid besteht;
b) das Ansatzsalz wird zum Schmelzen gebracht;
c) es wird Zup*ibesa!z hinzugegeben, das aus einem ι ο
Gemisch von Erdalkalihalogenid, Alkalicyanoferrat (II) und Alkalicyanat besteht, wobei das Erdalkalihalogenid
des Zugabesalzes chemisch mit dem Erdalkalihalogenid des Ansatzsalzes übereinstimmt;
d) die Verfahrensbehälterfüllung wird auf die Anwendungstemperatur
erhitzt;
e) das zu behandelnde Werkstück wird in das Aufkohlungsbad getaucht und dort bis zur Erreichung
der gewünschten Aufkohlungstiefe belassen;
f) das Werkstück wird aus dem Aufkohlungsbad entnommen und je nach Werkstoffart im entsprechenden
Abschreckmedium abgeschreckt
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels weiterhin erläutert
Ein Stahltiegel eines Fassungsvermögens von 801
wird mit 50 kg Ansatzsalz gefüllt das zu 60% aus m Bariumchtorid, zu 20% aus Natriumchlorid und zu 20%
aus Kaliumchlorid besteht
Diese Füllung wird mittels einer mit Erdgas betriebenen Heizung auf eine Temperatur von 8000C
gebracht wobei eine völlig homogene Schmelze entsteht
Sodann werden 10 kg Zugabesalz hinzugefügt, das zu 60% aus Bariumchlorid, zu 20% aus Kaliumcyanoferrat
(11) und zu 20% aus Kaliumcyanat besteht
Die Stahltiegelfüllung wird nun auf 9000C aufgeheizt
und sodann die Werkstücke, nämlich Zahnräder (bestehend aus Einsatzstahl 20 MnCr 5) mit einem
Stückgewicht von 1 kg, an einem Stahldraht hängend in die vorgenannte Schmelze eingebracht und innerhalb
von 4 Stunden aufgekohlt werden.
Sodann entnimmt man diese Werkstücke aus der Schmelze ir.id gibt sie unmittelbar danach in ein
Warmbad ein, das zu 50% aus Kaliumnitrat und zu 50% aus Natriumnitrit besteht; die Abschrecktemperatur
beträgt 200°C. -κι
Es wurde oin Rand-Kohlenstoffgehalt von 0,955% C erreicht Die Einsatzhärtungstiefe beträgt 0,83 mm.
Der Kohlenstoffverlauf und der Härteverlauf dieser r> Werkstücke (Zahnräder) sind in der F i g. 1 und der
F i g. 2 angegeben.
Die Tabelle 1 und die F i g. 1 zeigen den C-Cehalt des
Werkstückes in Abhängigkeit vom Randabstand; der C-Gehalt ist in Gew.-% angegeben; die Aufkohlungstie- t>o
fe des C ist in mm gemessen.
Die Tabelle 2 und die F i g. 2 zeigen den Härteverlauf
des Werkstückes in Abhängigkeit vom Randabstand. Die Härte ist in Härte HV] und der Randabstand in mm
angegeben.
Q-GeMl
0.050 mm
0.150 mm
0.300 mm
0.500 mm
0.700 mm
0.150 mm
0.300 mm
0.500 mm
0.700 mm
0,955% 0.915% 0.760% 0.555% 0.380%
Härte (HVI)
0.045 mm
0.090 mm
0,180 mm
0!270 mm
0.360 mm
0.450 mm
0.540 mm
0.720 mm
0.900 mm
1.080 mn
1.260 mm
1.900 mm
0.090 mm
0,180 mm
0!270 mm
0.360 mm
0.450 mm
0.540 mm
0.720 mm
0.900 mm
1.080 mn
1.260 mm
1.900 mm
836 HVl 829 HVl 847 HVl 843 HVl i',3 HVi
850 Λνΐ 785 HVl 613 HVl
512 HVl 461 HVl 421 HVl 403 HVl
Im kontinuierlichen Betrieb erfolgte die Kontrolle des Cyanidgehaltes durch Probenahmen und Titration mit
Nickelsulfat und Murexid als Indikator.
Alle 3 Stunden wurden 0,5 kg Zugabesalz zugegeben,
wobei sich ein Cyanidgehalt von etwa 1,5% einstellt
Innerhalb einer Zeitdauer von 3 Monaten wurden 30 Probebolzen der Stahlqualität 20 MnCr 5, ferner 30
Probebolzen aus der Legierung C 15 und schließlich 18 Probebolzen aus der Legierung C 15 und schließlich 18
Probebolzen aus der Legierung 18 Cr Ni8 getestet, und
zwar jeweils 4 Stunden bei Temperaturen von 9000C.
Dabei ergaben sich Rand-Kohlenstoffwerte zwischen 0,9 und 0,98 Gew.-% C.
Damit ist die ständige Reproduzierbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens sichergestellt
Aufgrund des ständigen Badgebrauches ist eine ständige Kontrolle des geringen Cyanidgehaltes möglich
und vorteilhafterweise auch angebracht Die Regulierung des Cyanidgehaltes, d. h., die Sicherstellung
des gleichbleibend geringen Cyanidgehaltes wird fortschritüicherweise nicht etwa durch Zugabe an
Cyanid erreicht bzw. geregelt, sondern lediglich durch Einbringen des Zugabesalzes gemäß den Angaben im
Merkmal c)des Hauptanspruchs 1.
Gegebenenfalls kann man ferner beispielsweise nach Entstehen der kompletten Schmelze, also nach Beendigung
der Verfahrensstufe c) des Hauptpatentanspruchs 1 zur Erreichung einer sogenannten künstlichen
Alterung des Bades geringe Mengen an Soda, beispielsweise 1 Gew.-% bezogen auf die Bädmenge
hinzugeben.
Alle %-Angaben der vorliegenden Offenbarung sind Gew.-%.
Claims (1)
1. Cyanidfreies Verfahren zum Aufkohlen von Stahl, bei dem ein Ansatzsalz, das aus einem s
Gemisch von Alkalihalogenid und Erdalkalihalogenid
besteht, zum Schmelzen gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß
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